JP2003259626A - Boosting circuit - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、昇圧回路に関
し、特に、電荷転送用トランジスタを含む昇圧回路に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a booster circuit, and more particularly to a booster circuit including a charge transfer transistor.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、電源電圧を電源電圧以上の電圧に
昇圧するための昇圧回路が知られている。図10は、従
来の一般的な昇圧回路の概念を説明するための概略図で
あり、図11は、図10に対応する従来の昇圧回路の回
路構成を説明するための概略図である。まず、図10を
参照して、従来の昇圧回路は、ダイオード部101およ
び102と、キャパシタ103とを備えている。このよ
うにダイオード部101および102を設けているの
は、以下の理由による。すなわち、ノードVBをキャパ
シタ103によって昇圧した場合、ノードVBはVCC
以上のレベルになる。そのとき、ノードVBから電源電
圧端子(VCC)に電流が逆流するのを防止する必要が
ある。また、ノードVBから出力端子Voutに電流が
流れることによって、出力端子Voutには高い電圧レ
ベルが伝達される必要がある。また、キャパシタ103
をブートするための信号VbootがLレベルになった
とき、ノードVBは出力端子Voutよりも低いレベル
になる。この場合に、出力端子VoutからノードVB
に電流が逆流するのを防止する必要がある。このよう
に、電流は左から右へのみ流れることによって、出力端
子Voutは昇圧される。このような理由から、電流を
制御する弁の機能を有するダイオード部101および1
02が必要となる。2. Description of the Related Art Conventionally, a booster circuit for boosting a power supply voltage to a voltage higher than the power supply voltage has been known. FIG. 10 is a schematic diagram for explaining the concept of a conventional general booster circuit, and FIG. 11 is a schematic diagram for explaining the circuit configuration of a conventional booster circuit corresponding to FIG. First, referring to FIG. 10, the conventional booster circuit includes diode portions 101 and 102 and a capacitor 103. The reason why the diode portions 101 and 102 are provided in this way is as follows. That is, when the node VB is boosted by the capacitor 103, the node VB is
It will be the above level. At this time, it is necessary to prevent current from flowing backward from the node VB to the power supply voltage terminal (VCC). Further, since a current flows from the node VB to the output terminal Vout, a high voltage level needs to be transmitted to the output terminal Vout. In addition, the capacitor 103
When the signal Vboot for booting the node becomes L level, the node VB becomes lower than the output terminal Vout. In this case, from the output terminal Vout to the node VB
It is necessary to prevent current from flowing backward. In this way, the current flows only from left to right, so that the output terminal Vout is boosted. For this reason, the diode units 101 and 1 having the function of a valve for controlling the current are provided.
02 is required.
【0003】図10に示した従来の昇圧回路の動作とし
ては、ブート信号VbootがLレベルのときには、ダ
イオード部101を介して電源電圧端子VCCがノード
VBに供給される。これにより、ノードVBがVCCに
充電される。また、ブート信号VbootがHレベルの
ときには、ノードVBはキャパシタ103によってVC
C以上に昇圧されるとともに、その昇圧レベルがダイオ
ード102を介して出力端子Voutに伝達される。As the operation of the conventional booster circuit shown in FIG. 10, when the boot signal Vboot is at the L level, the power supply voltage terminal VCC is supplied to the node VB via the diode portion 101. As a result, the node VB is charged to VCC. Further, when the boot signal Vboot is at the H level, the node VB is connected to the VC by the capacitor 103.
The voltage is boosted above C and the boosted level is transmitted to the output terminal Vout via the diode 102.
【0004】また、図10に示したダイオード部101
および102には、通常、図11に示すような、nチャ
ネルトランジスタ151および152がそれぞれ使用さ
れる。このnチャネルトランジスタ151および152
は、ドレインとゲートとがショートされたソースフォロ
ワ型のMOSダイオード構成を有する。また、キャパシ
タ103としては、Nチャネルトランジスタのソースと
ドレインとをショートしたMOSキャパシタ153が使
用される。Further, the diode portion 101 shown in FIG.
Normally, n-channel transistors 151 and 152 as shown in FIG. 11 are used for and 102, respectively. The n-channel transistors 151 and 152
Has a source follower type MOS diode configuration in which the drain and the gate are short-circuited. As the capacitor 103, a MOS capacitor 153 in which the source and drain of the N-channel transistor are short-circuited is used.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】図11に示した従来の
昇圧回路では、nチャネルトランジスタ151および1
52が、ドレインとゲートとがショートされた構成であ
るため、ドレインからソースへ電位を伝達する際に、V
t(しきい値電圧)分の電圧降下が発生する。このた
め、従来の昇圧回路では、nチャネルトランジスタ15
1および152のVt分だけ低いレベルしか伝達するこ
とができないという不都合が生じる。この不都合は、V
CC(電源電圧)がVt(しきい値電圧)よりも十分に
高いときにはそれほど問題にならない。In the conventional booster circuit shown in FIG. 11, n-channel transistors 151 and 1 are used.
Since 52 has a configuration in which the drain and the gate are short-circuited, V is transmitted when the potential is transmitted from the drain to the source.
A voltage drop of t (threshold voltage) occurs. Therefore, in the conventional booster circuit, the n-channel transistor 15
The disadvantage arises that only levels lower by Vt of 1 and 152 can be transmitted. This inconvenience is V
When CC (power supply voltage) is sufficiently higher than Vt (threshold voltage), it does not matter so much.
【0006】しかし、電源電圧(VCC)がしきい値電
圧(Vt)に近い場合には、昇圧動作が行えないなどの
問題がある。たとえば、VCC=1.2V、Vt=0.
7Vの場合について説明する。ノードVBの初期値は、
1.2V−0.7V=0.5Vである。0.5Vでは、
Vt以下であるため、キャパシタ153を構成するnチ
ャネルトランジスタはオンしない。そのため、キャパシ
タ153を動作することができないため、昇圧動作が不
可能になる。このように、従来の昇圧回路では、低い電
源電圧(低VCC)では、昇圧動作を行えないという問
題点があった。However, when the power supply voltage (VCC) is close to the threshold voltage (Vt), there is a problem that the boosting operation cannot be performed. For example, VCC = 1.2V, Vt = 0.
The case of 7V will be described. The initial value of the node VB is
1.2V-0.7V = 0.5V. At 0.5V,
Since it is Vt or less, the n-channel transistor forming the capacitor 153 does not turn on. Therefore, the capacitor 153 cannot operate, and the boost operation cannot be performed. As described above, the conventional booster circuit has a problem that the boosting operation cannot be performed with a low power supply voltage (low VCC).
【0007】なお、図11に示した従来の昇圧回路のn
チャネルトランジスタ151および152をpチャネル
トランジスタにすることも考えられる。しかしながら、
pチャネルトランジスタをダイオード構成とするために
は、pチャネルトランジスタのゲートとドレインとをシ
ョートする必要があるので、この場合にもpチャネルト
ランジスタのしきい値電圧分だけ電圧降下が生じるとい
う問題がある。また、pチャネルトランジスタの基板で
あるNウェルとp型ソース/ドレイン領域とはPN接合
になっているので、p型ソース/ドレイン領域から基板
(Nウェル)へ順方向電流が流れるという問題点もあ
る。Incidentally, n of the conventional booster circuit shown in FIG.
It is also conceivable that the channel transistors 151 and 152 are p-channel transistors. However,
In order to form the p-channel transistor into a diode structure, it is necessary to short the gate and drain of the p-channel transistor. Therefore, in this case as well, there is a problem that a voltage drop occurs by the threshold voltage of the p-channel transistor. . Further, since the N well which is the substrate of the p-channel transistor and the p-type source / drain region have a PN junction, there is also a problem that a forward current flows from the p-type source / drain region to the substrate (N well). is there.
【0008】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたものであり、この発明の1つの目的は、
低い電源電圧の場合にも、昇圧動作を行うことが可能な
昇圧回路を提供することである。The present invention has been made to solve the above problems, and one object of the present invention is to:
It is an object of the present invention to provide a booster circuit capable of performing boosting operation even with a low power supply voltage.
【0009】この発明のもう1つの目的は、上記の昇圧
回路において、電荷転送用トランジスタとしてpチャネ
ルトランジスタを用いた場合に生じる基板への順方向電
流を防止することである。Another object of the present invention is to prevent a forward current to the substrate which occurs when a p-channel transistor is used as a charge transfer transistor in the above booster circuit.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1における昇圧回路は、電圧を増幅するため
の第1キャパシタと、電荷転送用トランジスタとを備
え、電荷転送用トランジスタのゲートには、電源電圧以
上の電圧が印加される。In order to achieve the above object, a booster circuit according to a first aspect of the present invention includes a first capacitor for amplifying a voltage and a charge transfer transistor, and a gate of the charge transfer transistor. Is applied with a voltage equal to or higher than the power supply voltage.
【0011】請求項1では、上記のように、電荷転送用
トランジスタのゲートに電源電圧以上の電圧を印加する
ことによって、電荷転送用トランジスタのしきい値電圧
分の電圧降下(しきい値落ち)を回避することができ
る。これにより、しきい値落ちなく、電圧を伝達するこ
とができるので、電源電圧がしきい値電圧に近い場合に
も、昇圧動作を行うことができる。According to the first aspect of the present invention, as described above, by applying a voltage equal to or higher than the power supply voltage to the gate of the charge transfer transistor, the voltage drop corresponding to the threshold voltage of the charge transfer transistor (threshold drop). Can be avoided. As a result, the voltage can be transmitted without the threshold voltage dropping, so that the boosting operation can be performed even when the power supply voltage is close to the threshold voltage.
【0012】請求項2における昇圧回路は、請求項1の
構成において、電荷転送用トランジスタは、pチャネル
トランジスタを含み、pチャネルトランジスタの基板電
位には、出力ノードが接続されている。このように構成
すれば、pチャネルトランジスタの基板(n型ウェル)
の電位がpチャネルトランジスタのp型ソース/ドレイ
ンよりも高くなるので、pチャネルトランジスタのp型
ソース/ドレインからpチャネルトランジスタの基板
(n型ウェル)に順方向電流が流れるのを防止すること
ができる。A booster circuit according to a second aspect of the present invention is the booster circuit according to the first aspect, wherein the charge transfer transistor includes a p-channel transistor, and an output node is connected to the substrate potential of the p-channel transistor. With this configuration, the substrate of the p-channel transistor (n-type well)
Is higher than the p-type source / drain of the p-channel transistor, it is possible to prevent a forward current from flowing from the p-type source / drain of the p-channel transistor to the substrate (n-type well) of the p-channel transistor. it can.
【0013】請求項3における昇圧回路は、請求項1ま
たは2の構成において、電荷転送用トランジスタは、電
源電圧が供給される第1ノードに一方端子が接続される
第1pチャネルトランジスタと、第2pチャネルトラン
ジスタとを含み、一方端子が電源電圧に接続され、他方
端子が第1ノードに接続される第3pチャネルトランジ
スタをさらに備え、第3pチャネルトランジスタを、第
1キャパシタがオン状態である以外のタイミングでオン
状態にすることによって、第1ノードに電源電圧を供給
する。このように構成すれば、昇圧動作以外のタイミン
グで第1ノードに電源電圧を供給することができるの
で、電源電圧側に昇圧電位が逆流するのを防止すること
ができる。According to a third aspect of the present invention, in the booster circuit according to the first or second aspect, the charge transfer transistor includes a first p-channel transistor having one terminal connected to a first node supplied with a power supply voltage, and a second p-channel transistor. A third p-channel transistor including a channel transistor, one terminal connected to a power supply voltage and the other terminal connected to the first node, the third p-channel transistor having a timing other than when the first capacitor is in an ON state By turning on, the power supply voltage is supplied to the first node. According to this structure, since the power supply voltage can be supplied to the first node at a timing other than the boosting operation, it is possible to prevent the boosted potential from flowing back to the power supply voltage side.
【0014】請求項4における昇圧回路は、請求項3の
構成において、第1ノードには、第2キャパシタが接続
されている。このように構成すれば、第1ノードの負荷
容量が大きくなるので、第1ノードの電源電位の変動を
抑制することができる。According to a fourth aspect of the present invention, in the boosting circuit according to the third aspect, the second capacitor is connected to the first node. According to this structure, the load capacitance of the first node increases, so that the fluctuation of the power supply potential of the first node can be suppressed.
【0015】請求項5における昇圧回路は、請求項3ま
たは4の構成において、一方端子が第1ノードに接続さ
れ、他方端子が第2pチャネルトランジスタのゲートに
接続される第4pチャネルトランジスタをさらに備え
る。このように構成すれば、第1ノードの電源電位を、
第4pチャネルトランジスタを介して、第2pチャネル
トランジスタのゲートに供給することができる。A booster circuit according to a fifth aspect of the present invention is the structure of the third or fourth aspect, further comprising a fourth p-channel transistor having one terminal connected to the first node and the other terminal connected to the gate of the second p-channel transistor. . With this configuration, the power supply potential of the first node is
It can be supplied to the gate of the second p-channel transistor via the fourth p-channel transistor.
【0016】請求項6における昇圧回路は、請求項5の
構成において、第2pチャネルトランジスタのゲートに
接続され、第2pチャネルトランジスタのゲート電圧を
上昇させるための第3キャパシタをさらに備え、第3キ
ャパシタをブートする信号が第4pチャネルトランジス
タのゲートに接続されている。このように構成すれば、
第3キャパシタをブートする信号がLレベルのときに
は、第4pチャネルトランジスタがオン状態になるの
で、第1ノードから第2pチャネルトランジスタのゲー
トに電源電位が供給される。また、第3キャパシタをブ
ートする信号がHレベルのときには、第4pチャネルト
ランジスタがオフ状態になるとともに、第3キャパシタ
により第2pチャネルトランジスタのゲートに電源電位
以上の電圧が供給される。これにより、第2pチャネル
トランジスタのゲートに電源電位を印加することにより
第2pチャネルトランジスタをオン状態にすることがで
きるとともに、第2pチャネルトランジスタのゲートに
電源電位以上の電圧を印加することにより第2pチャネ
ルトランジスタをオフ状態にすることができる。A booster circuit according to a sixth aspect of the present invention is the booster circuit according to the fifth aspect, further comprising a third capacitor connected to the gate of the second p-channel transistor for increasing the gate voltage of the second p-channel transistor. Is connected to the gate of the fourth p-channel transistor. With this configuration,
When the signal for booting the third capacitor is at the L level, the fourth p-channel transistor is turned on, so that the power supply potential is supplied from the first node to the gate of the second p-channel transistor. When the signal for booting the third capacitor is at the H level, the fourth p-channel transistor is turned off, and the third capacitor supplies a voltage equal to or higher than the power supply potential to the gate of the second p-channel transistor. Thus, the second p-channel transistor can be turned on by applying the power supply potential to the gate of the second p-channel transistor, and the second p-channel transistor can be applied with a voltage equal to or higher than the power supply potential. The channel transistor can be turned off.
【0017】請求項7における昇圧回路は、請求項6の
構成において、第3キャパシタをブートする信号は、第
1キャパシタをブートする信号のHレベルの期間内のみ
Lレベルになる。このように構成すれば、第1キャパシ
タが昇圧動作を行っている期間は、第2pチャネルトラ
ンジスタのゲートには、第1ノードから電源電位が供給
されるので、第1キャパシタが昇圧動作を行っている期
間のみ、第2pチャネルトランジスタをオン状態にする
ことができる。これにより、第2pチャネルトランジス
タを介して出力端子に供給された昇圧電位が昇圧ノード
側に逆流するのを防止することができる。According to a seventh aspect of the present invention, in the boosting circuit of the sixth aspect, the signal for booting the third capacitor becomes L level only during the H level period of the signal for booting the first capacitor. According to this structure, since the power supply potential is supplied from the first node to the gate of the second p-channel transistor during the period when the first capacitor is performing the boosting operation, the first capacitor is performing the boosting operation. The second p-channel transistor can be turned on only during the period when it is present. This can prevent the boosted potential supplied to the output terminal via the second p-channel transistor from flowing back to the boosted node side.
【0018】請求項8における昇圧回路は、請求項3〜
7のいずれかの構成において、第1pチャネルトランジ
スタのゲートに接続され、第1pチャネルトランジスタ
のゲート電圧を昇圧するための第4キャパシタをさらに
備え、第1キャパシタと第4キャパシタとは同時にブー
トされる。このように構成すれば、第1pチャネルトラ
ンジスタのゲート電位と、昇圧ノードの電位とが同じ電
圧になるので、昇圧された電位が第1pチャネルトラン
ジスタを逆流するのを防止することができる。The booster circuit according to the eighth aspect of the present invention is the third aspect of the present invention.
In any one of the configurations 7 to 7, a fourth capacitor for boosting the gate voltage of the first p-channel transistor is further connected to the gate of the first p-channel transistor, and the first capacitor and the fourth capacitor are booted at the same time. . According to this structure, since the gate potential of the first p-channel transistor and the potential of the boosting node are the same voltage, it is possible to prevent the boosted potential from flowing back through the first p-channel transistor.
【0019】[0019]
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した実施形
態を図面に基づいて説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0020】(第1実施形態)図1は、本発明の第1実
施形態による昇圧回路の構成を示した概略図である。ま
ず、図1を参照して、第1実施形態の昇圧回路1の構成
について説明する。まず、この第1実施形態による昇圧
回路1は、VCCを2VCCに昇圧する回路である。こ
の第1実施形態の昇圧回路1では、電荷転送用トランジ
スタとして、pチャネルトランジスタPT1およびpチ
ャネルトランジスタPT2を用いている。pチャネルト
ランジスタPT1の一方端子は、仮想VCC(電源電
圧)であるノードVPに接続され、他方端子は、昇圧ノ
ードVBに接続されている。また、pチャネルトランジ
スタPT2の一方端子は、昇圧ノードVBに接続され、
他方端子は、出力端子Voutに接続されている。昇圧
ノードVBには、nチャネルトランジスタのソースとド
レインとをショートした構成を有するキャパシタCP1
のゲートが接続されている。(First Embodiment) FIG. 1 is a schematic diagram showing the structure of a booster circuit according to a first embodiment of the present invention. First, the configuration of the booster circuit 1 according to the first embodiment will be described with reference to FIG. First, the booster circuit 1 according to the first embodiment is a circuit for boosting VCC to 2VCC. In the booster circuit 1 of the first embodiment, the p-channel transistor PT1 and the p-channel transistor PT2 are used as the charge transfer transistors. One terminal of the p-channel transistor PT1 is connected to the node VP which is a virtual VCC (power supply voltage), and the other terminal is connected to the boost node VB. One terminal of the p-channel transistor PT2 is connected to the boost node VB,
The other terminal is connected to the output terminal Vout. The booster node VB has a capacitor CP1 having a configuration in which the source and drain of the n-channel transistor are short-circuited.
The gate of is connected.
【0021】なお、pチャネルトランジスタPT1およ
びpチャネルトランジスタPT2は、それぞれ、本発明
の「第1pチャネルトランジスタ」および「第2pチャ
ネルトランジスタ」の一例である。また、キャパシタC
P1は、本発明の「第1キャパシタ」の一例である。The p-channel transistor PT1 and the p-channel transistor PT2 are examples of the "first p-channel transistor" and the "second p-channel transistor" in the present invention, respectively. Also, the capacitor C
P1 is an example of the "first capacitor" in the present invention.
【0022】また、ノードVPには、nチャネルトラン
ジスタのソースとドレインとをショートした構成を有す
るとともに、ノードVPの付加容量を大きくするための
キャパシタCP2が接続されている。なお、キャパシタ
CP2をノードVPに接続することによって、ノードV
Pの電圧レベルの変動を小さく抑えることができる。こ
れにより、電源変動(ノイズ)を抑制することができ
る。また、ノードVPには、ノードVPに電源電圧VC
Cを供給するためのpチャネルトランジスタPT3が接
続されている。また、ノードVPとノードVLとの間に
は、pチャネルトランジスタPT5が接続されている。
また、ノードVLには、nチャネルトランジスタNT1
の一方端子が接続されている。nチャネルトランジスタ
NT1の他方端子は、接地されている。また、ノードV
Lには、nチャネルトランジスタのソースとドレインと
をショートした構成を有するキャパシタCP4のゲート
が接続されている。The node VP has a structure in which the source and drain of the n-channel transistor are short-circuited, and a capacitor CP2 for increasing the additional capacitance of the node VP is connected. In addition, by connecting the capacitor CP2 to the node VP,
The fluctuation of the voltage level of P can be suppressed to a small level. As a result, power supply fluctuation (noise) can be suppressed. Further, the node VP has the power supply voltage VC at the node VP.
A p-channel transistor PT3 for supplying C is connected. A p-channel transistor PT5 is connected between the node VP and the node VL.
The node VL has an n-channel transistor NT1.
One terminal is connected. The other terminal of the n-channel transistor NT1 is grounded. Also, node V
The gate of a capacitor CP4 having a configuration in which the source and the drain of the n-channel transistor are short-circuited is connected to L.
【0023】また、ノードVPとノードVGとの間に
は、pチャネルトランジスタPT4が接続されている。
ノードVGには、キャパシタCP3のゲートが接続され
ている。キャパシタCP3をブートするための信号Vd
は、pチャネルトランジスタPT4のゲートに供給され
る。なお、pチャネルトランジスタPT3およびpチャ
ネルトランジスタPT4は、それぞれ、本発明の「第3
pチャネルトランジスタ」および「第4pチャネルトラ
ンジスタ」の一例である。また、キャパシタCP2、C
P3およびCP4は、それぞれ、本発明の「第2キャパ
シタ」、「第3キャパシタ」および「第4キャパシタ」
の一例である。A p-channel transistor PT4 is connected between the node VP and the node VG.
The gate of the capacitor CP3 is connected to the node VG. Signal Vd for booting capacitor CP3
Are supplied to the gate of the p-channel transistor PT4. The p-channel transistor PT3 and the p-channel transistor PT4 are respectively referred to as the “third-part transistor” of the present invention.
2 is an example of a “p-channel transistor” and a “fourth p-channel transistor”. In addition, capacitors CP2 and C
P3 and CP4 are the "second capacitor", "third capacitor" and "fourth capacitor" of the present invention, respectively.
Is an example.
【0024】なお、図1には示していないが、pチャネ
ルトランジスタPT1、PT2、PT3およびPT4の
基板(Nウェル)は、すべて出力電位Vout(2VC
C)に接続されている。このため、pチャネルトランジ
スタPT1〜PT4のp型ソース/ドレイン領域から基
板(Nウェル)に向かって順方向電流が流れるのを防止
することができる。Although not shown in FIG. 1, the substrates (N wells) of the p-channel transistors PT1, PT2, PT3 and PT4 are all output potential Vout (2VC).
Connected to C). Therefore, it is possible to prevent a forward current from flowing from the p-type source / drain regions of the p-channel transistors PT1 to PT4 toward the substrate (N well).
【0025】また、昇圧ノードVBとノードVLとはキ
ャパシタCP1およびキャパシタCP4によってそれぞ
れ同時にブートされるため、ノードVPへ昇圧レベルが
逆流するのが防止される。この場合、ノードVbは、0
V〜VCCの間で動作するノードであるため、ノードV
bがVCCでもノードVLがVCC+Vt以上になった
場合には、ノードVLからノードVPに電流が逆流す
る。また、昇圧ノードVBもVCC+2Vt以上でノー
ドVP側に逆流が始まる。しかしながら、たとえば、V
CC=1.2V、Vt=0.7Vとすると、ノードVB
は2.6Vまで逆流しないことになるため、昇圧電位で
ある2VCC(2.4V)までは問題が生じないことが
わかる。また、pチャネルトランジスタPT1〜PT4
の基板であるNウェルは、すべて出力電位Vout(2
VCC)に接続されているため、基板バイアス効果によ
り、pチャネルトランジスタPT1〜PT4のしきい値
電圧Vtが大きくなる。このため、pチャネルトランジ
スタPT1〜PT4における逆流をより防止することが
できる。Further, boost node VB and node VL are simultaneously booted by capacitors CP1 and CP4, respectively, so that the boost level is prevented from flowing backward to node VP. In this case, the node Vb is 0
Since the node operates between V and VCC, the node V
Even if b is VCC, if the node VL becomes VCC + Vt or more, current flows backward from the node VL to the node VP. Further, the boosted node VB also starts to flow back to the node VP side when VCC + 2Vt or higher. However, for example, V
If CC = 1.2V and Vt = 0.7V, the node VB
Is not backflowed to 2.6V, it is understood that no problem occurs up to the boosted potential of 2VCC (2.4V). In addition, p-channel transistors PT1 to PT4
The N-well, which is the substrate of, is all output potential Vout (2
VCC), the threshold voltage Vt of the p-channel transistors PT1 to PT4 increases due to the substrate bias effect. Therefore, backflow in the p-channel transistors PT1 to PT4 can be further prevented.
【0026】なお、昇圧ノードVBのレベルを出力端子
Voutに伝達するためのpチャネルトランジスタPT
2のゲートであるノードVGは、VCCとVCC以上の
電圧との間で動作する。ノードVGがVCCのとき、昇
圧ノードVBのレベルを出力ノードVoutに伝達す
る。これは、pチャネルトランジスタPT2のゲートが
VCCであっても、pチャネルトランジスタPT2のソ
ースがVcc+Vt以上であれば、pチャネルトランジ
スタPT2はオン状態になるからである。また、ブート
信号Vbootの立ち下がりによって、昇圧ノードVB
がVCCになったとき、出力ノードVoutに転送され
た昇圧レベルが昇圧ノードVBに逆流しないようにする
必要がある。このために、pチャネルトランジスタPT
2のゲートであるノードVGをVCC以上に昇圧するこ
とによって、pチャネルトランジスタPT2をオフ状態
にしている。A p-channel transistor PT for transmitting the level of the boosting node VB to the output terminal Vout.
The second gate, node VG, operates between VCC and a voltage above VCC. When node VG is at VCC, the level of boosted node VB is transmitted to output node Vout. This is because even if the gate of the p-channel transistor PT2 is VCC, if the source of the p-channel transistor PT2 is Vcc + Vt or higher, the p-channel transistor PT2 is turned on. In addition, the boosting node VB is generated by the fall of the boot signal Vboot.
When it becomes VCC, it is necessary to prevent the boosted level transferred to the output node Vout from flowing back to the boosted node VB. For this purpose, the p-channel transistor PT
The p-channel transistor PT2 is turned off by boosting the node VG, which is the gate of the second gate, to VCC or higher.
【0027】図2は、図1に示した第1実施形態による
昇圧回路の入力信号の波形図である。図1および図2を
参照して、クロック信号に沿った第1実施形態の昇圧回
路1の動作について説明する。FIG. 2 is a waveform diagram of the input signal of the booster circuit according to the first embodiment shown in FIG. The operation of the booster circuit 1 according to the first embodiment in accordance with the clock signal will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
【0028】まず、初期状態では、ノードVa、Vbお
よびVcがLレベルであるため、pチャネルトランジス
タPT3およびPT5はオン状態であるとともに、nチ
ャネルトランジスタNT1はオフ状態である。このた
め、ノードVPおよびノードVLは、電源電圧(VC
C)にプリチャージされている。前のサイクルから昇圧
ノードVBはVCCでフローティング状態であり、ノー
ドVGはVCC以上でフローティング状態となってい
る。この状態から、ノードVaおよびノードVbがHレ
ベルになることによって、pチャネルトランジスタPT
3およびPT5がオフ状態になるので、ノードVPおよ
びノードVLもVCCのフローティング状態となる。First, in the initial state, since nodes Va, Vb and Vc are at the L level, p-channel transistors PT3 and PT5 are on and n-channel transistor NT1 is off. Therefore, the nodes VP and VL are connected to the power supply voltage (VC
It is precharged to C). From the previous cycle, the boost node VB is in the floating state at VCC, and the node VG is in the floating state at VCC or higher. From this state, the node Va and the node Vb change to the H level, whereby the p-channel transistor PT
Since 3 and PT5 are turned off, nodes VP and VL are also in a floating state of VCC.
【0029】その後、ブート信号VbootがHレベル
になることによって、キャパシタCP1およびキャパシ
タCP4によりノードVBおよびノードVLがそれぞれ
VCC以上に昇圧される。このとき、ノードVLがVC
C以上になっているため、昇圧ノードVBの昇圧レベル
がノードVPに逆流することはない。ブートされたノー
ドVLの電荷は、若干ノードVPに逆流する。このよう
にノードVLの電荷が若干ノードVPに逆流したとして
も、ノードVPはVCC+Vt以上にはならないので、
VCCへの逆流は発生しない。なお、この状態では、p
チャネルトランジスタPT2のゲートであるノードVG
はVCC以上であるため、pチャネルトランジスタPT
2はオフ状態である。このため、この状態では、昇圧ノ
ードVの昇圧レベルは、出力ノードVoutには転送さ
れない。After that, the boot signal Vboot is set to the H level, so that the nodes VB and VL are boosted to VCC or higher by the capacitors CP1 and CP4. At this time, the node VL is VC
Since it is C or higher, the boosted level of the boosted node VB does not flow back to the node VP. The electric charge of the booted node VL slightly flows back to the node VP. Even if the charge of the node VL slightly flows back to the node VP in this way, the node VP does not exceed VCC + Vt.
No backflow to VCC occurs. In this state, p
The node VG which is the gate of the channel transistor PT2
Is higher than VCC, the p-channel transistor PT
2 is in the off state. Therefore, in this state, the boosting level of boosting node V is not transferred to output node Vout.
【0030】その後、ノードVdがLレベルになること
によって、pチャネルトランジスタPT4がオン状態に
なる。これにより、ノードVPとノードVGとが繋がる
ので、ノードVGの電位はVCCになる。この場合、p
チャネルトランジスタPT2のソースはVCC以上であ
るため、pチャネルトランジスタPT2のゲートがVC
Cであったとしても、pチャネルトランジスタPT2は
オン状態となる。その結果、ブートされた昇圧ノードV
Bのレベルは、出力ノードVoutに転送される。その
後、ノードVdがHレベルになることによって、pチャ
ネルトランジスタPT4がオフ状態になるとともに、ノ
ードVGがブートされてVCC以上になる。これによ
り、pチャネルトランジスタPT2はオフ状態になる。
このとき、若干ノードVPにノードVGの電荷が逆流す
るが、問題はない。After that, the node Vd becomes L level, and the p-channel transistor PT4 is turned on. As a result, the node VP and the node VG are connected to each other, so that the potential of the node VG becomes VCC. In this case p
Since the source of the channel transistor PT2 is VCC or higher, the gate of the p-channel transistor PT2 is VC
Even if it is C, the p-channel transistor PT2 is turned on. As a result, the boosted boosted node V
The B level is transferred to the output node Vout. After that, when the node Vd becomes H level, the p-channel transistor PT4 is turned off, and the node VG is booted to become VCC or more. As a result, the p-channel transistor PT2 is turned off.
At this time, the charges of the node VG slightly flow back to the node VP, but there is no problem.
【0031】pチャネルトランジスタPT2がオフ状態
になった後、ブート信号VbootがLレベルになる。
これにより、昇圧ノードVBはVCCの近傍の電圧にな
る。この場合、pチャネルトランジスタPT2はオフ状
態であるため、出力ノードVoutが引っ張られてレベ
ルダウンすることはない。その後、ノードVcがHレベ
ルになることによって、nチャネルトランジスタNT1
がオン状態になるので、ノードVLがLレベルになる。
これにより、pチャネルトランジスタPT1がオン状態
となるので、昇圧ノードVBに電源電位VCCが供給さ
れる。After the p-channel transistor PT2 is turned off, the boot signal Vboot becomes L level.
As a result, the boost node VB becomes a voltage near VCC. In this case, since the p-channel transistor PT2 is in the off state, the output node Vout is not pulled and its level is not lowered. After that, the node Vc becomes H level, so that the n-channel transistor NT1
Is turned on, the node VL becomes L level.
As a result, the p-channel transistor PT1 is turned on, and the power supply potential VCC is supplied to the boost node VB.
【0032】次に、ノードVaをLレベルにすることに
よって、pチャネルトランジスタPT3をオン状態にす
る。これにより、ノードVPのVCCから下がった電圧
をVCCに戻す。このノードVaの立ち下がりタイミン
グは多少前後しても問題はない。その後、ノードVcを
立ち下げることによって、nチャネルトランジスタNT
1をオフ状態にした後、ノードVbを立ち下げることに
よって、pチャネルトランジスタPT5をオン状態にす
る。これにより、ノードVLがVCCになるので、pチ
ャネルトランジスタPT1がオフ状態になる。これによ
り、昇圧ノードVBはフローティングになり、ブート信
号を待機する状態となる。Next, the node Va is set to the L level to turn on the p-channel transistor PT3. As a result, the voltage dropped from VCC of the node VP is returned to VCC. There is no problem even if the fall timing of the node Va is slightly delayed. After that, by lowering the node Vc, the n-channel transistor NT
After turning 1 off, the node Vb is lowered to turn on the p-channel transistor PT5. As a result, the node VL becomes VCC, and the p-channel transistor PT1 is turned off. As a result, the boosting node VB becomes floating and stands by for the boot signal.
【0033】図3は、図1に示した第1実施形態の昇圧
回路を含むシミュレーション回路を示した概略図であ
る。この第1実施形態によるシミュレーション回路で
は、第1実施形態による昇圧回路部1に、リングオシレ
ータ部2、入力信号制御回路部3およびバイアス回路部
4が付加されている。ここで、第1実施形態の昇圧回路
部1を、VCC=1.2V〜1.8Vで動作させる場
合、通常のリングオシレータでは周波数が1桁以上変化
する。これは以下の理由による。すなわち、VCCが
1.2Vのときはサブスレッショルド領域での動作であ
るのに対して、VCCが1.8Vのときでは通常の動作
範囲に入るため、トランジスタの駆動能力が大きく異な
ってくるためである。この場合、VCCが1.8Vのと
き、消費電流が非常に大きくなってしまう。このため、
図3に示したシミュレーション回路では、リングオシレ
ータ部2のインバータ回路2aまたはNAND回路2b
のpチャネルトランジスタを直接VCCに接続せずに、
バイアス回路部4によりバイアスされたpチャネルトラ
ンジスタ2cまたは2dを介してVCCに繋ぐように構
成した。FIG. 3 is a schematic diagram showing a simulation circuit including the booster circuit of the first embodiment shown in FIG. In the simulation circuit according to the first embodiment, a ring oscillator unit 2, an input signal control circuit unit 3 and a bias circuit unit 4 are added to the booster circuit unit 1 according to the first embodiment. Here, when the booster circuit unit 1 of the first embodiment is operated at VCC = 1.2V to 1.8V, the frequency changes by one digit or more in a normal ring oscillator. This is for the following reason. That is, when the VCC is 1.2V, the operation is in the sub-threshold region, whereas when the VCC is 1.8V, the operation range is in the normal range, and the driving capability of the transistor is greatly different. is there. In this case, when VCC is 1.8V, the current consumption becomes very large. For this reason,
In the simulation circuit shown in FIG. 3, the inverter circuit 2a or the NAND circuit 2b of the ring oscillator unit 2 is used.
Without directly connecting the p-channel transistor of
It is configured to be connected to VCC through the p-channel transistor 2c or 2d biased by the bias circuit unit 4.
【0034】このバイアス回路部4は、VCCが低いと
きには低い電圧を出力するとともに、VCCが高いとき
には高い電圧を出力するように構成されている。これに
より、バイアス回路部4によりバイアスされたpチャネ
ルトランジスタ2cおよび2dは、常に、サブスレッシ
ョルド領域で動作されるため、VCCに依存しない周波
数特性が得られる。The bias circuit section 4 is configured to output a low voltage when the VCC is low and a high voltage when the VCC is high. As a result, the p-channel transistors 2c and 2d biased by the bias circuit unit 4 are always operated in the subthreshold region, so that frequency characteristics independent of VCC are obtained.
【0035】また、リングオシレータ部2内のインバー
タ遅延を利用して図2に示す波形を生成するため、イン
バータのサイズだけではなく奇数段をNAND回路2a
にしている。これにより、一斉にセット(Hレベル)が
かかるように構成している。その結果、Lレベルである
期間を短くすることができる。Further, since the waveform shown in FIG. 2 is generated by utilizing the inverter delay in the ring oscillator section 2, not only the size of the inverter but also the odd-numbered stages are connected to the NAND circuit 2a.
I have to. As a result, the setting (H level) is applied all at once. As a result, the L level period can be shortened.
【0036】また、図3に示したシミュレーション回路
では、昇圧回路部1の昇圧ノードVBをブートするため
のキャパシタCP1を駆動するインバータは、非常にト
ランジスタサイズが大きくなるため、通常のインバータ
とは異なり、pチャネルトランジスタ3aとnチャネル
トランジスタ3bに入る信号を別々に入力信号制御回路
部3によって生成している。これにより、入力の際の過
渡状態でのpチャネルトランジスタ3aとnチャネルト
ランジスタ3bとの同時オン状態をなくすことができ
る。その結果、低消費電力化と出力波形の急峻化とを行
うことができる。図3に示したシミュレーション回路を
用いて、VCC=1.2Vとしてシミュレーションを行
ったところ、2.4V(2VCC)まで昇圧されること
が確認できた。これにより、しきい値電圧落ちがなくV
CCを2VCCまで昇圧することができることが確認さ
れた。Further, in the simulation circuit shown in FIG. 3, the inverter for driving the capacitor CP1 for booting the boosting node VB of the booster circuit unit 1 has a very large transistor size, which is different from a normal inverter. , The input signals to the p-channel transistor 3a and the n-channel transistor 3b are separately generated by the input signal control circuit unit 3. Thereby, the simultaneous ON state of the p-channel transistor 3a and the n-channel transistor 3b in the transient state at the time of input can be eliminated. As a result, low power consumption and steep output waveform can be achieved. When the simulation was performed using VCC = 1.2V using the simulation circuit shown in FIG. 3, it was confirmed that the voltage was boosted to 2.4V (2VCC). As a result, there is no threshold voltage drop and V
It was confirmed that CC can be boosted to 2 VCC.
【0037】(第2実施形態)図4は、本発明の第2実
施形態による昇圧回路の構成を示した概略図である。図
5は、図4に示した第2実施形態の昇圧回路のゲートブ
ート回路の内部構成を示した概略図である。(Second Embodiment) FIG. 4 is a schematic diagram showing the structure of a booster circuit according to a second embodiment of the present invention. FIG. 5 is a schematic diagram showing the internal configuration of the gate boot circuit of the booster circuit of the second embodiment shown in FIG.
【0038】まず、図4および図5を参照して、第2実
施形態による昇圧回路について説明する。この第2実施
形態による昇圧回路11では、電荷転送用トランジスタ
として、pチャネルトランジスタPT1およびpチャネ
ルトランジスタPT2を用いている。pチャネルトラン
ジスタPT1の一方端子は、電源電圧端子VCCに接続
されており、他方端子は、昇圧ノードCに接続されてい
る。pチャネルトランジスタPT2の一方端子は、昇圧
ノードCに接続されており、他方端子は、出力ノードV
OUTに接続されている。また、pチャネルトランジス
タPT1およびPT2の基板であるNウェル(図示せ
ず)は、出力ノードVOUT(2VCC)に接続されて
いる。また、昇圧ノードCには、キャパシタCP1のゲ
ートが接続されている。pチャネルトランジスタPT1
のゲートAには、ゲートブート回路11aが接続されて
おり、pチャネルトランジスタPT2のゲートBには、
ゲートブート回路11bが接続されている。First, the booster circuit according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 4 and 5. In the booster circuit 11 according to the second embodiment, the p-channel transistor PT1 and the p-channel transistor PT2 are used as the charge transfer transistors. One terminal of the p-channel transistor PT1 is connected to the power supply voltage terminal VCC, and the other terminal is connected to the boost node C. One terminal of the p-channel transistor PT2 is connected to the boost node C, and the other terminal is connected to the output node V.
It is connected to OUT. The N well (not shown) that is the substrate of the p channel transistors PT1 and PT2 is connected to the output node VOUT (2VCC). The gate of the capacitor CP1 is connected to the boost node C. p-channel transistor PT1
To the gate A of the p-channel transistor PT2 is connected to the gate boot circuit 11a.
The gate boot circuit 11b is connected.
【0039】ゲートブート回路11aおよび11bは、
振幅VCCの入力クロックを振幅2VCCとして出力す
る回路である。このゲートブート回路11aおよび11
bは、図5に示すように、インバータ111および11
2と、キャパシタ113と、pチャネルトランジスタ1
14および115と、nチャネルトランジスタ116お
よび117とを備えている。The gate boot circuits 11a and 11b are
It is a circuit that outputs an input clock of amplitude VCC as amplitude 2VCC. The gate boot circuits 11a and 11
b is the inverters 111 and 11 as shown in FIG.
2, capacitor 113, and p-channel transistor 1
14 and 115 and n-channel transistors 116 and 117.
【0040】図4および図5に示した第2実施形態によ
る昇圧回路11は、VCCを2VCCに昇圧する回路で
ある。ダイオードを構成するpチャネルトランジスタP
T1およびPT2のゲート電圧は、それぞれ、ゲートブ
ート回路11aおよび11bによって独立に制御されて
いる。このため、pチャネルトランジスタPT1および
pチャネルトランジスタPT2は、しきい値電圧(V
t)分の電圧降下なく電位を伝達することができる。さ
らに、pチャネルトランジスタPT1およびPT2のゲ
ートAおよびゲートBには、それぞれ、2VCCが印加
されるため、pチャネルトランジスタPT1およびPT
2は、オフ時に2VCCまでカットオフすることが可能
である。また、pチャネルトランジスタPT1およびP
T2の基板電位は、VOUT(2VCC)に設定してい
るため、pチャネルトランジスタPT1およびPT2の
基板(Nウェル)の電位は、p型ソース/ドレイン領域
の電位よりも高くなる。このため、pチャネルトランジ
スタPT1およびPT2のp型ソース/ドレイン領域か
ら基板(Nウェル)へ順方向電流が流れるのを防止する
ことができる。The booster circuit 11 according to the second embodiment shown in FIGS. 4 and 5 is a circuit for boosting VCC to 2 VCC. P-channel transistor P forming a diode
The gate voltages of T1 and PT2 are independently controlled by the gate boot circuits 11a and 11b, respectively. Therefore, the p-channel transistor PT1 and the p-channel transistor PT2 have a threshold voltage (V
The potential can be transmitted without a voltage drop of t). Further, since 2VCC is applied to the gates A and B of the p-channel transistors PT1 and PT2, respectively, the p-channel transistors PT1 and PT2
2 can be cut off to 2 VCC when off. In addition, p-channel transistors PT1 and P
Since the substrate potential of T2 is set to VOUT (2VCC), the substrate (N well) potentials of the p-channel transistors PT1 and PT2 are higher than the potential of the p-type source / drain regions. Therefore, it is possible to prevent a forward current from flowing from the p-type source / drain regions of p-channel transistors PT1 and PT2 to the substrate (N well).
【0041】図6は、図4に示した第2実施形態による
昇圧回路の入力信号を示した波形図である。図4〜図6
を参照して、次に第2実施形態による昇圧回路11の動
作について説明する。FIG. 6 is a waveform diagram showing an input signal of the booster circuit according to the second embodiment shown in FIG. 4 to 6
Next, the operation of the booster circuit 11 according to the second embodiment will be described with reference to FIG.
【0042】まず、クロックCがLレベルのときには、
クロックAは、Hレベル、Lレベル、Hレベルと順次変
化する。これにより、pチャネルトランジスタPT1の
ゲートAは、2VCC、0V、2VCCと順次変化す
る。クロックAがLレベルのタイミングで、pチャネル
トランジスタPT1はオン状態になるので、昇圧ノード
CがVCCに充電される。その一方、クロックCがLレ
ベルのときには、クロックBは、Hレベルであるため、
pチャネルトランジスタPT2のゲートBは、2VCC
になる。これにより、pチャネルトランジスタPT2は
オフ状態になるので、出力ノードVOUTから電流の逆
流はなく、出力ノードVOUTの電位は下がらない。First, when the clock C is at L level,
The clock A sequentially changes to H level, L level, and H level. As a result, the gate A of the p-channel transistor PT1 sequentially changes to 2VCC, 0V and 2VCC. When the clock A is at the L level, the p-channel transistor PT1 is turned on, so that the boosting node C is charged to VCC. On the other hand, when the clock C is at the L level, the clock B is at the H level,
The gate B of the p-channel transistor PT2 is 2VCC
become. As a result, the p-channel transistor PT2 is turned off, and there is no backflow of current from the output node VOUT, and the potential of the output node VOUT does not drop.
【0043】また、クロックCがHレベルのときには、
キャパシタCP1によって昇圧ノードCが2VCCに昇
圧される。このとき、クロックAは、クロックCがHレ
ベルである前後において、Hレベルであるため、pチャ
ネルトランジスタPT1のゲートAは2VCCである。
このため、pチャネルトランジスタPT1はオフ状態に
なるので、ノードCからVCCに電流が逆流することは
ない。一方、クロックCがHレベルのときには、クロッ
クBはLレベルであるので、pチャネルトランジスタP
T2のゲートBは0Vである。このため、pチャネルト
ランジスタPT2はオン状態になるので、昇圧されたノ
ードCの電位は、しきい値落ちなく、効率よく出力ノー
ドVOUTに出力される。When the clock C is at H level,
The boosting node C is boosted to 2VCC by the capacitor CP1. At this time, since the clock A is at the H level before and after the clock C is at the H level, the gate A of the p-channel transistor PT1 is at 2VCC.
Therefore, the p-channel transistor PT1 is turned off, so that no current flows backward from the node C to VCC. On the other hand, when the clock C is at the H level, the clock B is at the L level, so the p-channel transistor P
The gate B of T2 is at 0V. For this reason, the p-channel transistor PT2 is turned on, and the boosted potential of the node C is efficiently output to the output node VOUT without a threshold drop.
【0044】第2実施形態では、上記のように、電荷転
送用トランジスタとしてのpチャネルトランジスタPT
1およびPT2のゲートAおよびゲートBをゲートブー
ト回路11aおよび11bによりそれぞれ独立に制御す
ることによって、pチャネルトランジスタPT1および
PT2のしきい値落ちを防止することができる。これに
より、電源電圧VCCがしきい値電圧Vtに近い場合に
も昇圧動作を行うことができる。In the second embodiment, as described above, the p-channel transistor PT as the charge transfer transistor is used.
By independently controlling the gates A and B of 1 and PT2 by the gate boot circuits 11a and 11b, it is possible to prevent the threshold voltage of the p-channel transistors PT1 and PT2 from dropping. As a result, the boosting operation can be performed even when the power supply voltage VCC is close to the threshold voltage Vt.
【0045】図7は、図4に示した第2実施形態による
昇圧回路を含むシミュレーション回路を示した概略図で
ある。図7を参照して、この第2実施形態によるシミュ
レーション回路では、第2実施形態による昇圧回路部1
1に、リングオシレータ部12および入力信号制御回路
部13が付加されている。この場合、リングオシレータ
部12は、VCC=1.2Vで出力周波数が50MHz
になるように最適化している。図7に示した第2実施形
態によるシミュレーション回路を用いて、VCC=1.
2Vとしてシミュレーションを行ったところ、0.55
μsec程度で2.4Vまで昇圧されることが判明し
た。これにより、第2実施形態による昇圧回路部11で
は、しきい値電圧落ちがなくVCCを2VCCまで昇圧
できることが確認された。FIG. 7 is a schematic diagram showing a simulation circuit including the booster circuit according to the second embodiment shown in FIG. Referring to FIG. 7, in the simulation circuit according to the second embodiment, the booster circuit unit 1 according to the second embodiment is used.
1, a ring oscillator unit 12 and an input signal control circuit unit 13 are added. In this case, the ring oscillator unit 12 has an output frequency of 50 MHz at VCC = 1.2V.
Has been optimized to be. Using the simulation circuit according to the second embodiment shown in FIG. 7, VCC = 1.
When the simulation was performed at 2 V, it was 0.55
It was found that the voltage was boosted to 2.4 V in about μsec. As a result, it was confirmed that the booster circuit unit 11 according to the second embodiment can boost VCC to 2VCC without a threshold voltage drop.
【0046】(第3実施形態)図8は、本発明の第3実
施形態による昇圧回路の構成を示した概略図である。図
8を参照して、この第3実施形態による昇圧回路21で
は、上記した第2実施形態と異なり、電荷転送用トラン
ジスタとして、nチャネルトランジスタNT1およびN
T2を用いている。nチャネルトランジスタNT1のゲ
ートAには、ゲートブート回路11aが接続されてお
り、nチャネルトランジスタNT2のゲートBには、ゲ
ートブート回路11bが接続されている。昇圧ノードC
には、キャパシタCP1のゲートが接続されている。な
お、nチャネルトランジスタNT1およびNT2の基板
は、接地されている。(Third Embodiment) FIG. 8 is a schematic diagram showing the structure of a booster circuit according to a third embodiment of the present invention. Referring to FIG. 8, in the booster circuit 21 according to the third embodiment, unlike the above-described second embodiment, n-channel transistors NT1 and N1 are used as charge transfer transistors.
T2 is used. The gate boot circuit 11a is connected to the gate A of the n-channel transistor NT1, and the gate boot circuit 11b is connected to the gate B of the n-channel transistor NT2. Boost node C
Is connected to the gate of the capacitor CP1. The substrates of the n-channel transistors NT1 and NT2 are grounded.
【0047】なお、この第3実施形態による昇圧回路2
1のゲートブート回路11aおよび11bならびにキャ
パシタCP1の構成は、図4に示した第2実施形態によ
る昇圧回路11と同様である。この第3実施形態による
昇圧回路21は、上記した第2実施形態と同様、VCC
を2VCCに昇圧する回路である。The booster circuit 2 according to the third embodiment
The configurations of the first gate boot circuits 11a and 11b and the capacitor CP1 are the same as those of the booster circuit 11 according to the second embodiment shown in FIG. The booster circuit 21 according to the third embodiment has the same VCC as the second embodiment.
Is a circuit that boosts the voltage to 2 VCC.
【0048】第3実施形態による昇圧回路21のnチャ
ネルトランジスタNT1およびNT2のゲートには、そ
れぞれ、ゲートブート回路11aおよび11bを介し
て、2VCCが印加される。これにより、nチャネルト
ランジスタNT1およびNT2のしきい値電圧(Vt)
分の電圧降下なく電位を伝達することができる。この結
果、電源電圧VCCがしきい値電圧Vtに近い場合にも
昇圧動作を行うことができる。2VCC is applied to the gates of the n-channel transistors NT1 and NT2 of the booster circuit 21 according to the third embodiment via the gate boot circuits 11a and 11b, respectively. This causes the threshold voltage (Vt) of the n-channel transistors NT1 and NT2.
The potential can be transmitted without a minute voltage drop. As a result, the boosting operation can be performed even when the power supply voltage VCC is close to the threshold voltage Vt.
【0049】図9は、図8に示した第3実施形態による
昇圧回路の入力信号の波形図である。図8および図9を
参照して、第3実施形態による昇圧回路21の動作につ
いて説明する。まず、クロックCがLレベルのときに
は、クロックAは、Lレベル、Hレベル、Lレベルに順
次変化する。これにより、ゲートAは、0V、2VC
C、0Vに順次変化する。クロックAがHレベルのタイ
ミングでnチャネルトランジスタNT1がオン状態にな
るので、ノードCにVCCが充電される。その一方、ク
ロックCがLレベルのときには、クロックBはLレベル
であるため、nチャネルトランジスタNT2のゲートB
は0Vである。このため、nチャネルトランジスタNT
2はオフ状態であるため、出力ノードVOUTからノー
ドCへの電流の逆流はない。その結果、出力ノードVO
UTの電位は下がらない。FIG. 9 is a waveform diagram of the input signal of the booster circuit according to the third embodiment shown in FIG. The operation of the booster circuit 21 according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. 8 and 9. First, when the clock C is at L level, the clock A sequentially changes to L level, H level, and L level. As a result, the gate A becomes 0V, 2VC
It changes to C and 0V sequentially. Since the n-channel transistor NT1 is turned on when the clock A is at the H level, the node C is charged with VCC. On the other hand, when the clock C is at the L level, the clock B is at the L level, so the gate B of the n-channel transistor NT2 is
Is 0V. Therefore, the n-channel transistor NT
Since 2 is in the off state, there is no reverse current flow from the output node VOUT to the node C. As a result, the output node VO
The UT potential does not drop.
【0050】また、クロックCがHレベルのときには、
キャパシタCP1によりノードCは2VCCに昇圧され
る。このとき、クロックAは、クロックCがHレベルで
ある前後において、Lレベルである。これにより、nチ
ャネルトランジスタNT1のゲートAは0Vになるた
め、nチャネルトランジスタNT1はオフ状態になる。
これにより、ノードCよりVCCに電流の逆流はない。
その一方、クロックCがHレベルのときには、クロック
BはHレベルであるため、nチャネルトランジスタNT
2のゲートBは2VCCになる。これにより、nチャネ
ルトランジスタNT2がオン状態になるので、ノードC
の昇圧された電位はしきい値電圧落ちなく、VOUTに
伝達される。When the clock C is at H level,
The node C is boosted to 2VCC by the capacitor CP1. At this time, the clock A is at the L level before and after the clock C is at the H level. As a result, the gate A of the n-channel transistor NT1 becomes 0V, and the n-channel transistor NT1 is turned off.
As a result, there is no reverse current flow from node C to VCC.
On the other hand, when the clock C is at the H level, the clock B is at the H level, so the n-channel transistor NT
The gate B of 2 becomes 2VCC. As a result, the n-channel transistor NT2 is turned on, so that the node C
The boosted potential of is transmitted to VOUT without a drop in threshold voltage.
【0051】なお、今回開示された実施形態は、すべて
の点で例示であって制限的なものではないと考えられる
べきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明
ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請
求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が
含まれる。It should be understood that the embodiments disclosed this time are exemplifications in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and further includes meanings equivalent to the scope of claims for patent and all modifications within the scope.
【0052】たとえば、上記第2および第3実施形態で
は、ゲートブート回路として図5に示した内部構成を有
する回路を示したが、本発明はこれに限らず、振幅VC
Cの入力クロックを振幅2VCCとして出力する回路で
あれば、他の内部構成を有していてもよい。For example, in the above second and third embodiments, the circuit having the internal structure shown in FIG. 5 is shown as the gate boot circuit, but the present invention is not limited to this, and the amplitude VC
The circuit may have another internal configuration as long as it is a circuit that outputs the C input clock as an amplitude of 2 VCC.
【0053】[0053]
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、電源電
圧がしきい値電圧に近い場合にも、昇圧動作を行うこと
が可能な昇圧回路を提供することができる。As described above, according to the present invention, it is possible to provide a booster circuit capable of performing a boosting operation even when the power supply voltage is close to the threshold voltage.
【図1】本発明の第1実施形態による昇圧回路の構成を
示した概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a booster circuit according to a first embodiment of the present invention.
【図2】図1に示した第1実施形態による昇圧回路の入
力信号の波形図である。FIG. 2 is a waveform diagram of an input signal of the booster circuit according to the first embodiment shown in FIG.
【図3】図1に示した第1実施形態の昇圧回路を含むシ
ミュレーション回路を示した概略図である。3 is a schematic diagram showing a simulation circuit including the booster circuit of the first embodiment shown in FIG. 1. FIG.
【図4】本発明の第2実施形態による昇圧回路の構成を
示した概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing the configuration of a booster circuit according to a second embodiment of the present invention.
【図5】図4に示した第2実施形態による昇圧回路のゲ
ートブート回路の内部構成を示した概略図である。5 is a schematic diagram showing an internal configuration of a gate boot circuit of the booster circuit according to the second embodiment shown in FIG. 4. FIG.
【図6】図4に示した第2実施形態による昇圧回路の入
力信号の波形図である。6 is a waveform diagram of an input signal of the booster circuit according to the second embodiment shown in FIG.
【図7】図4に示した第2実施形態による昇圧回路を含
むシミュレーション回路を示した概略図である。7 is a schematic diagram showing a simulation circuit including a booster circuit according to the second embodiment shown in FIG.
【図8】本発明の第3実施形態による昇圧回路の構成を
示した概略図である。FIG. 8 is a schematic diagram showing the configuration of a booster circuit according to a third embodiment of the present invention.
【図9】図8に示した第3実施形態による昇圧回路の入
力信号の波形図である。9 is a waveform diagram of an input signal of the booster circuit according to the third embodiment shown in FIG.
【図10】従来の一般的な昇圧回路の概念を説明するた
めの概略図である。FIG. 10 is a schematic diagram for explaining the concept of a conventional general booster circuit.
【図11】図10に対応する従来の昇圧回路の回路構成
を説明するための概略図である。11 is a schematic diagram for explaining a circuit configuration of a conventional booster circuit corresponding to FIG.
PT1 pチャネルトランジスタ(第1pチャネルトラ
ンジスタ)
PT2 pチャネルトランジスタ(第2pチャネルトラ
ンジスタ)
PT3 pチャネルトランジスタ(第3pチャネルトラ
ンジスタ)
PT4 pチャネルトランジスタ(第4pチャネルトラ
ンジスタ)
CP1 キャパシタ(第1キャパシタ)
CP2 キャパシタ(第2キャパシタ)
CP3 キャパシタ(第3キャパシタ)
CP4 キャパシタ(第4キャパシタ)
1、11、21 昇圧回路
11a、11b ゲートブート回路PT1 p-channel transistor (first p-channel transistor) PT2 p-channel transistor (second p-channel transistor) PT3 p-channel transistor (third p-channel transistor) PT4 p-channel transistor (fourth p-channel transistor) CP1 capacitor (first capacitor) CP2 capacitor ( Second capacitor) CP3 capacitor (third capacitor) CP4 capacitor (fourth capacitor) 1, 11, 21 Booster circuits 11a, 11b Gate boot circuit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高野 洋 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 Fターム(参考) 5H730 AS04 BB02 BB08 DD04 DD12 DD13 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Hiroshi Takano 2-5-3 Keihan Hondori, Moriguchi City, Osaka Prefecture Within Yo Denki Co., Ltd. F term (reference) 5H730 AS04 BB02 BB08 DD04 DD12 DD13
Claims (8)
と、 電荷転送用トランジスタとを備え、 前記電荷転送用トランジスタのゲートには、電源電圧以
上の電圧が印加される、昇圧回路。1. A booster circuit comprising: a first capacitor for amplifying a voltage; and a charge transfer transistor, wherein a voltage higher than a power supply voltage is applied to the gate of the charge transfer transistor.
ドが接続されている、請求項1に記載の昇圧回路。2. The booster circuit according to claim 1, wherein the charge transfer transistor includes a p-channel transistor, and an output node is connected to a substrate potential of the p-channel transistor.
る第1pチャネルトランジスタと、 第2pチャネルトランジスタとを含み、 一方端子が電源電圧に接続され、他方端子が前記第1ノ
ードに接続される第3pチャネルトランジスタをさらに
備え、 前記第3pチャネルトランジスタを、前記第1キャパシ
タがオン状態である以外のタイミングでオン状態にする
ことによって、前記第1ノードに電源電圧を供給する、
請求項1または2に記載の昇圧回路。3. The charge transfer transistor includes a first p-channel transistor whose one terminal is connected to a first node to which a power supply voltage is supplied, and a second p-channel transistor, one terminal of which is connected to the power supply voltage. And a third p-channel transistor having the other terminal connected to the first node, wherein the third p-channel transistor is turned on at a timing other than when the first capacitor is turned on, whereby the first p-channel transistor is turned on. Supply the power supply voltage to the node,
The booster circuit according to claim 1 or 2.
続されている、請求項3に記載の昇圧回路。4. The booster circuit according to claim 3, wherein a second capacitor is connected to the first node.
方端子が前記第2pチャネルトランジスタのゲートに接
続される第4pチャネルトランジスタをさらに備える、
請求項3または4に記載の昇圧回路。5. A fourth p-channel transistor having one terminal connected to the first node and the other terminal connected to the gate of the second p-channel transistor,
The booster circuit according to claim 3 or 4.
に接続され、前記第2pチャネルトランジスタのゲート
電圧を上昇させるための第3キャパシタをさらに備え、 前記第3キャパシタをブートする信号が前記第4pチャ
ネルトランジスタのゲートに接続されている、請求項5
に記載の昇圧回路。6. A third capacitor connected to the gate of the second p-channel transistor for increasing a gate voltage of the second p-channel transistor, wherein a signal for booting the third capacitor is the fourth p-channel transistor. Connected to the gate of
The booster circuit described in.
前記第1キャパシタをブートする信号のHレベルの期間
内のみLレベルになる、請求項6に記載の昇圧回路。7. A signal for booting the third capacitor is
7. The booster circuit according to claim 6, wherein the booster circuit becomes L level only during a period when the signal for booting the first capacitor is at H level.
に接続され、前記第1pチャネルトランジスタのゲート
電圧を昇圧するための第4キャパシタをさらに備え、 前記第1キャパシタと前記第4キャパシタとは同時にブ
ートされる、請求項3〜7のいずれか1項に記載の昇圧
回路。8. A fourth capacitor connected to the gate of the first p-channel transistor for boosting the gate voltage of the first p-channel transistor, the first capacitor and the fourth capacitor being booted simultaneously. The booster circuit according to any one of claims 3 to 7.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002059207A JP2003259626A (en) | 2002-03-05 | 2002-03-05 | Boosting circuit |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006288032A (en) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Nec Corp | Multi-input power supply circuit and its power supply switching method |
JP2008125265A (en) * | 2006-11-14 | 2008-05-29 | Nec Electronics Corp | Charge-pump circuit |
US7408817B2 (en) | 2005-07-28 | 2008-08-05 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Voltage generating circuit, semiconductor memory device comprising the same, and voltage generating method |
-
2002
- 2002-03-05 JP JP2002059207A patent/JP2003259626A/en active Pending
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US7408817B2 (en) | 2005-07-28 | 2008-08-05 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Voltage generating circuit, semiconductor memory device comprising the same, and voltage generating method |
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